一组长期被认为完美适应营养贫乏水域的海洋细菌，可能比科学家们想象的更容易受到环境变化的影响。这些细菌被称为SAR11，在全球海洋表层水中占主导地位，可能占海洋细菌细胞的40%。
它们的成功与 基因组简化 相关，这是一种进化过程，生物体通过失去一些基因来降低在营养有限环境中的能量消耗。
但这种极端的效率是有代价的，发表在 自然微生物学 的一项 研究 表明。
“SAR11在适应和主导稳定的低营养环境方面的非凡进化成功，可能使它们在经历更多变化的海洋环境中变得脆弱。它们可能已经陷入了一种进化的陷阱，”生物科学和地球科学教授、这项研究的通讯作者卡梅伦·斯拉什（Cameron Thrash）说。
SAR11海洋细菌的缺陷适应
研究人员分析了数百个SAR11基因组，发现许多细菌缺乏通常用于控制细胞周期的基因，这个过程负责协调DNA的复制和细胞的分裂。
在大多数细菌中，这些基因对健康生长至关重要。在环境条件变化时，缺失的调控机制似乎给SAR11带来了严重的细胞问题。
科学家们之前已经观察到这些细胞对环境变化的敏感性。研究人员对SAR11细胞对压力的反应感到惊讶。许多细胞在未能分裂的情况下，仍继续复制DNA，而不仅仅是减缓生长。
“这些细胞的DNA复制和细胞分裂变得脱节。细胞不断复制它们的DNA，但未能正确分裂，产生了染色体数量异常的细胞，”生物科学博士候选人、研究的主要作者Chuankai Cheng说。“让人惊讶的是，这样一个清晰且可重复的细胞特征竟然出现了。”
这些携带额外染色体的异常细胞常常会膨胀并最终死亡。因此，即使在营养丰富的情况下，整体种群的增长仍然减缓，这一发现挑战了关于微生物生长的常见假设。
这些发现还帮助解释了为什么 SAR11 群体在浮游植物繁盛的后期常常出现下降，当有机物质增加时。
“我们早就知道，这些生物并不太适合浮游植物繁盛的后期，”Thrash 说。
“现在我们终于有了一个解释：后期繁盛阶段与新产生的溶解有机物质的增加是相关的，这会干扰这些生物，导致它们的竞争力下降。”
SAR11细菌的未来
这项研究对理解气候变化和海洋生态系统具有更广泛的意义。SAR11细菌在海洋碳循环中发挥着重要作用，它们对变暖和营养物质的突发敏感性可能会在海洋变得更加多变时重塑微生物群落。
“这项工作突显了环境变化影响海洋生态系统的新方式，不仅仅是通过限制资源，而是通过干扰主要微生物的内部生理过程，”程教授说。他补充道，随着环境稳定性的下降，具有更大调节灵活性的生物可能会获得优势。
研究人员表示，未来的研究将着重于揭示这些干扰背后的分子机制。他们的工作将有助于提高我们对SAR11在海洋碳循环中作用的理解，这一努力因该生物的数量庞大而变得至关重要。
更多信息： 程传凯等，全球重要的 SAR11 细菌因环境扰动导致的细胞周期失调的研究，《自然微生物学》 (2026)。 文献编号：10.1038/s41564-025-02237-8
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